Ultrakorte terahertz-pulsen

18 februari 2017, 00:00
Een quantumcascadelaser fungeert als breedbandige terahertz-versterker met een versterkingsbandbreedte van meer dan 1 Thz.
Een quantumcascadelaser fungeert als breedbandige terahertz-versterker met een versterkingsbandbreedte van meer dan 1 Thz.
Onderzoekers van de Technische Universiteit Wenen zijn erin geslaagd ultrakorte terahertz-lichtpulsen te genereren. Deze pulsen, met een lengte van slechts een paar picoseconden, zijn uitstekend bruikbaar voor spectroscopisch onderzoek en voor uiterst nauwkeurige frequentiemetingen.

Door zijn unieke eigenschappen is terahertzstraling interessant voor een groot aantal toepassingen, waaronder niet-invasieve beeldvorming in de medische diagnostiek. Terahertzgolven doordringen veel materialen die voor normaal licht ondoorzichtig zijn. En minstens zo belangrijk is dat ze in tegenstelling tot röntgenstraling voor levende weefsels ongevaarlijk zijn. Bovendien hebben veel stoffen een moleculaire 'vingerafdruk' in het terahertzbereik, zodat ze spectroscopisch opgespoord kunnen worden.

Terahertzgolven kunnen op efficiënte wijze worden gegenereerd met behulp van een quantumcascadelaser. Deze lasers bestaan uit een nauwkeurig gedefinieerde reeks van meerdere  honderden gestapelde halfgeleiderlaagjes die elk slechts een paar nanometer dik zijn. Hierdoor is het mogelijk de energieniveaus waar de elektronen zich in de halfgeleiderstructuur ophouden, vrij te kiezen. Zo kan de frequentie van het uitgestraalde laserlicht worden op maat worden gesneden voor de betreffende toepassing.

Een tot voor kort onopgelost probleem bij quantumcascadelasers was het optreden van laserlijnen (frequenties) met verschillende uitbreidingssnelheden. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door laterale lasermodi van hogere orde. Hierdoor wordt de bruikbare bandbreedte sterk gereduceerd. De onderzoekers zijn er nu in geslaagd door het aanbrengen van absorberend materiaal aan de zijkant van de laserresonator deze modi volledig te onderdrukken zonder de fundamentele lasermodi noemenswaard te beïnvloeden. Dit maakte een emissiebandbreedte van meer dan een hele octaaf mogelijk, alsmede het genereren van laserpulsen met een duur van minder dan 3 picoseconden.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items